冷却装置
【課題】小型化及び低コスト化が可能で、冷却効率が高い冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却対象物２を収容可能な冷却用ハウジング１０と、冷却用ハウジング１０内を冷却し、冷却用ハウジング１０外に放熱するように冷却面３２及び放熱面３４が配置された熱電素子３０と、熱電素子３０の冷却面３２近傍の冷気が冷却対象物２に当たるように、冷却用ハウジング１０内の空気を流動させる冷却用ファン４４と、熱電素子３０の放熱面３４近傍の空気を流動させる放熱用ファン４６とを備え、冷却用ファン４４に回転駆動を伝達する回転軸４８には、該冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除可能なクラッチ４９が設けられている。
【解決手段】冷却対象物２を収容可能な冷却用ハウジング１０と、冷却用ハウジング１０内を冷却し、冷却用ハウジング１０外に放熱するように冷却面３２及び放熱面３４が配置された熱電素子３０と、熱電素子３０の冷却面３２近傍の冷気が冷却対象物２に当たるように、冷却用ハウジング１０内の空気を流動させる冷却用ファン４４と、熱電素子３０の放熱面３４近傍の空気を流動させる放熱用ファン４６とを備え、冷却用ファン４４に回転駆動を伝達する回転軸４８には、該冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除可能なクラッチ４９が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子を利用して冷却対象物を冷却させる冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２以上の成分を含有する試料から各成分を分離させる方法として、各成分の沸点の違いを利用して分留する蒸留方法が知られている（特許文献１参照）。この蒸留方法は、２以上の成分を含有する試料を徐々に加熱して沸点の低い成分から順に蒸留させることで、各成分を分離させる方法である。
【０００３】
近年、この蒸留方法により２以上の成分を含有する試料から各成分を分留する蒸留装置に、例えば図５に示すような、試料を収容する試料管を加熱させる蒸留用加熱装置が用いられている。この蒸留用加熱装置２００は、試料管を挿脱可能な開口２２２ａを有する有底円筒状のヒータ管２２０と、ヒータ管２２０から発した熱を断熱するために設けられ、ヒータ管２２０を収容可能な開口２３１ａを有する有底円筒状の断熱管２３０と、断熱管２３０にヒータ管２２０が収容された状態で、ヒータ管２２０及び断熱管２３０の開口２２２ａ、２３１ａ側を固定する固定部２４０と、ヒータ管２２０の開口２２２ａを開放及び閉塞可能なシャッタ部材２５０と、ヒータ管２２０内の温度を検知する温度センサ２６０とを備えている。
【０００４】
この蒸留用加熱装置２００のヒータ管２２０は、有底円筒状のヒータ管本体２２２と、ヒータ管本体２２２の外周を覆うヒータ層２２４と、ヒータ管本体２２２の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた電極２２５、２２６とを備えており、この電極２２５、２２６に電圧が印加されることにより、ヒータ層２２４に電流が流れ、ヒータ管２２０が発熱するようになっている。また、断熱管２３０は、内管２３２及び外管２３４の二重構造からなり、外管２３４の開口側端部が内管２３２の外周上に重なるように一体成形されることにより、内管２３２と外管２３４との間が真空状態にされている。これらヒータ管２２０のヒータ管本体２２２及び断熱管２３０は、外部から試料管内の試料を視認可能にするために、透明性を有するガラスや石英などから形成されている。
【０００５】
この蒸留用加熱装置２００に用いられる試料管としては、例えば図５に示すような試料管２１０が用いられており、この試料管２１０は、概ね球体状に形成され、試料を収容する試料球２１２と、試料球２１２よりも小さい径の球体状に形成された冷却球２１４、２１５、２１６、２１７と、試料球２１２及び冷却球２１４、２１５、２１６、２１７よりも小さい径の筒状に形成され、隣接する試料球２１２及び冷却球２１４、２１５、２１６、２１７同士を連通させるジョイント２１８と、冷却球２１７と真空ラインを連通させるセンタージョイント２１９とを備えている。
【０００６】
このように構成された従来の蒸留用加熱装置２００を用いて蒸留する場合には、まず、試料管２１０の試料球２１２に試料を入れると共に、分離した成分を回収させたい冷却球２１７を蒸留用加熱装置２００のヒータ管２２０の開口２２２ａよりも外側に配置した状態で、試料管２１０をヒータ管２２０内に挿入し、ヒータ管２２０の開口２２２ａをシャッタ部材２５０により閉塞する。次に、ヒータ管２２０の電極２２５、２２６に通電することによりヒータ層２２４を発熱させ、所定の温度でヒータ管２２０内の試料管２１０を加熱すると共に、図示しない減圧手段によって試料管２１０内を減圧することにより、沸点の低い成分を気化させる。気化した成分は、試料管２１０の開口側（図５中右側）に向けて流動するが、この際、図示しない回転手段により試料管２１０を軸回転させると共に、冷却装置によってこの冷却球２１７を冷却することにより、気化した成分を冷却球２１７内において液化させて回収する。沸点の低い成分の回収を終えた後は、シャッタ部材２５０によりヒータ管２２０の開口２２２ａを開放させると共に、次に分離した成分を回収させたい冷却球（例えば冷却球２１６）がヒータ管２２０の開口２２２ａの外側に配置されるように試料管２１０を移動させ、再度シャッタ部材２５０によりヒータ管２２０の開口２２２ａを閉塞させる。その後、ヒータ管２２０の加熱温度を段階的に上昇させると共に、上記手順を繰り返すことにより、沸点の低い成分から冷却球２１７→冷却球２１６→冷却球２１５→冷却球２１４の順に回収することができる。
【０００７】
この試料管２１０の冷却球２１４、２１５、２１６、２１７を冷却する冷却装置として、例えば図６に示すような冷却装置が知られている。この冷却装置３００は、大気と連通し、冷却対象物（例えば冷却球２１７）を収容可能な冷却用ハウジング３１０と、大気と連通した放熱用ハウジング３２０と、これら冷却用ハウジング３１０及び放熱用ハウジング３２０の間に設けられ、冷却面３３２が伝熱材３３６ａを介して冷却用ハウジング３１０と接触し、放熱面３３４が伝熱材３３６ｂを介して放熱用ハウジング３２０と接触するように配置された熱電素子３３０とを備えている。
【０００８】
この冷却用ハウジング３１０には、熱電素子３３０の冷却面３３２近傍の冷気が冷却球２１７に当たるように、冷却用ハウジング３１０内の空気を流動させる冷却用ファン３１２と、この冷却用ファン３１２を駆動するように構成された冷却側電動機３１４と、冷却用ファン３１２により流動する空気の流路に設けられ、冷却用ハウジング３１０内を流動する空気を更に冷却する複数の冷却フィン３１６と、冷却球２１７を冷却用ハウジング３１０内に挿脱可能とする開閉可能な蓋部材３１８とが設けられている。
【０００９】
放熱用ハウジング３２０には、熱電素子３３０の放熱面３３４近傍の空気を流動させる放熱用ファン３２２と、この放熱用ファン３２２を駆動するように構成された放熱側電動機３２４と、放熱用ファン３２２により流動する空気の流路に設けられ、放熱用ハウジング３２０内を流動する空気を吸熱する複数の放熱フィン３２６とが設けられている。これら冷却用ハウジング３１０と放熱用ハウジング３２０との間には、熱電素子３３０の冷却面３３２及び放熱面３３４以外の面を覆う断熱材３３８が設けられている。
【００１０】
このように構成された冷却装置３００は、熱電素子３３０に電流を供給すると、熱電素子３３０の冷却面３３２によって冷却用ハウジング３１０内の空気が冷却され、この冷気が冷却用ファン３１２により冷却球２１７に向かって流動し、冷却フィン３１６により更に冷却された状態で冷却球２１７に当たることにより、冷却球２１７を冷却するものである。また、熱電素子３３０の放熱面３３４から放熱用ハウジング３２０内に放出された熱は、放熱用ファン３２２により放熱用ハウジング３２０内を流動し、放熱フィン３２６により吸熱された状態で大気に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２１０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の冷却装置３００は、冷却用ファン３１２と放熱用ファン３２２とを駆動する電動機がそれぞれ別々に設けられているため、冷却装置が大型化し、また、２台の電動機をそれぞれ別々に制御しなければならないため、コントロール基板が複雑化するという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、小型化及び低コスト化が可能で、冷却効率が高い冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の目的を達成するため、本発明に係る冷却装置は、冷却対象物を収容可能な冷却用ハウジングと、前記冷却用ハウジング内を冷却し、該冷却用ハウジング外に放熱するように冷却面及び放熱面が配置された熱電素子と、前記熱電素子の冷却面近傍の冷気が前記冷却対象物に当たるように、前記冷却用ハウジング内の空気を流動させる冷却用ファンと、前記熱電素子の放熱面近傍の空気を流動させる放熱用ファンとを備える冷却装置であって、前記冷却用ハウジングには、前記冷却対象物を該冷却用ハウジング内に挿入可能とする開口部が形成されていると共に、該開口部を開閉可能な蓋部材が設けられ、前記冷却用ファン及び前記放熱用ファンは、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成され、前記冷却用ファンに回転駆動を伝達する前記回転軸には、該冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明に係る冷却装置によれば、冷却用ファン及び放熱用ファンが、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成されていることにより、１台の電動機で冷却用ファン及び放熱用ファンを駆動させることができるため、装置の小型化を図ることができると共に、電動機を制御するためのコントロール基板がコンパクトになるため、コストの低減を図ることができる。また、冷却用ファンに回転駆動を伝達する回転軸に、冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられていることにより、冷却対象物を冷却用ハウジング内に挿脱する際に冷却用ファンの回転駆動を停止させることができるため、冷却用ハウジング内への大気の吸引を効果的に防止し、冷却対象物の挿脱に起因する冷却効率の低下を防止することができる。
【００１６】
本発明に係る冷却装置において、前記クラッチは、前記冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、前記冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするように構成されていることが好ましく、このように、冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするクラッチを備えることにより、冷却対象物を冷却用ハウジング内に挿脱する際に冷却用ファンの回転駆動を自動で停止させることができるため、冷却用ハウジング内への大気の吸引を確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流路に設けられ、該冷却用ハウジング内を流動する空気を冷却可能な少なくとも１つの冷却フィンが設けられることが好ましく、このように、冷却フィンが設けられることにより、冷却用ハウジング内を流動する空気を更に冷却することができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却フィンは、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けられて設けられていることが好ましく、これにより、冷却用ファンにより流動する空気と冷却フィンとの接触面積を広くすることができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００１９】
またさらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動する方向を規制する方向板が更に設けられることが好ましい。
【００２０】
またさらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングは、前記蓋部材により前記開口部が閉塞された際に密閉空間を形成し、前記冷却用ファンにより流動して前記冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されることが好ましい。このように、冷却用ハウジングが、冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されることにより、冷却装置を小型化し、空気を冷却するための十分な流路を確保できない場合であっても、十分な冷却効果を得ることができる。また、本発明に係る冷却装置において、前記回転軸は、熱を伝達しにくい材料から形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、小型化及び低コスト化が可能で、冷却効率が高い冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る冷却装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る冷却装置を蒸留用加熱装置に取り付けた状態を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る冷却装置を示す断面図である。
【図５】従来の蒸留用加熱装置を示す断面図である。
【図６】従来の冷却装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の一実施形態に係る冷却装置について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係る冷却装置１は、図１及び図２に示すように、冷却対象物２を収容可能な冷却用ハウジング１０と、大気と連通された空間からなる放熱用ハウジング２０と、冷却用ハウジング１０内を冷却し、放熱用ハウジング２０内に放熱するように冷却面３２及び放熱面３４が配置された熱電素子３０と、冷却用ハウジング１０及び放熱用ハウジング２０内の空気を流動させる駆動装置４０と、熱電素子３０に供給する電流の制御及び駆動装置４０の制御などを行なう制御部５０とを備えている。
【００２４】
冷却用ハウジング１０は、密閉された空間からなり、図１に示すように、一の側面側（図１中左側）に形成され、後述する駆動装置４０の冷却用ファン４４を収容可能な冷却用ファン収容室１０ａと、他の側面側（図１中右側）に形成され、冷却対象物２を収容可能な冷却対象物収容室１０ｂと、冷却用ファン４４により冷却用ファン収容室１０ａから冷却対象物収容室１０ｂに向けて空気を流動させる往流路１０ｃと、冷却用ファン４４により冷却対象物収容室１０ｂから冷却用ファン収容室１０ａに向けて空気を流動させる復流路１０ｄとを備えている。この冷却用ハウジング１０は、後述する伝熱材３６ａが接触している領域を除く全領域の外側が、断熱材３８により覆われている。冷却用ハウジング１０の底面（図１中下側）には、冷却用ハウジング１０内に蓄積されたほこりや結露水などを外部に排出するためのドレン口１１が形成されており、通常、このドレン口１１は、塞がれている。
【００２５】
冷却用ハウジング１０には、金属などの熱伝導率の良い材質からなる板状の冷却フィン１６が、往流路１０ｃから冷却対象物収容室１０ｂに亘って、空気の流動方向に等間隔をおいて並列して複数設けられている。冷却フィン１６は、伝熱材３６ａを介して熱電素子３０の冷却面３２と熱伝導可能な状態で接続されており、流動する空気との接触面積が広くなるように、流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けて設けられている。
冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａには、駆動装置４０の冷却用ファン４４により流動する空気が冷却フィン１６に当たるように流動方向を規制する方向板１５が設けられている。
【００２６】
この冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂには、冷却対象物２を冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂ内に挿脱可能とする開口部が形成されていると共に、この開口部を開放及び閉塞可能な蓋部材１２が設けられている。この蓋部材１２の先端には、フックなどの係合部材１２ａが設けられており、この係合部材１２ａを冷却用ハウジング１０の外壁に設けられた係合部材１２ｂに係合させることにより、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂの開口部の閉塞状態を維持するように構成されている。また、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂには、蓋部材１２の開閉状態を検知可能な開口検知手段１３と、冷却対象物２の周辺の温度を検知可能な温度センサ１４とが設けられている。この開口検知手段１３は、例えば、マイクロスイッチ、静電センサ及び距離センサなどの周知の検知手段を用いることができる。
【００２７】
このように構成された冷却用ハウジング１０は、熱電素子３０の冷却面３２及び冷却フィン１６によって冷却された空気が、駆動装置４０の後述する冷却用ファン４４によって冷却用ファン収容室１０ａから往流路１０ｃを介して冷却対象物収容室１０ｂに流動して冷却対象物２に当たった後、冷却対象物収容室１０ｂから復流路１０ｄを介して冷却用ファン収容室１０ａに流動し、それを繰り返すことによって循環するように構成されている。
【００２８】
放熱用ハウジング２０は、一の側面側（図１中左側）かつ冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａと上下方向に整合する位置に形成され、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６を収容可能な放熱用ファン収容室２０ａと、他の側面側（図１中右側）に形成され、放熱用ハウジング２０内を流動する空気を大気に放出させる流出口２０ｂと、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６により放熱用ファン収容室２０ａから流出口２０ｂに向けて空気を流動させる流路２０ｃとを備えている。放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａには、放熱用ハウジング２０内に大気を流入させる流入口２１が形成されている。
【００２９】
放熱用ハウジング２０の流路２０ｃには、金属などの熱伝導率の良い材質からなる板状の放熱フィン２６が、空気の流動方向に等間隔をおいて並列して複数設けられている。放熱フィン２６は、伝熱材３６ｂを介して熱電素子３０の放熱面３４と熱伝導可能な状態で接続されており、流動する空気との接触面積が広くなるように、流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けて設けられている。
放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａには、駆動装置４０の放熱用ファン４６により流動する空気が放熱フィン２６に当たるように流動方向を規制する方向板２５が設けられており、放熱用ハウジング２０の流出口２０ｂには、大気中に放出される空気の流動方向を規制する方向板２４が設けられている。
【００３０】
このように構成された放熱用ハウジング２０は、熱電素子３０の放熱面３４によって加熱された空気が、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６により流路２０ｃを流動し、放熱フィン２６によって放熱された後に、流出口２０ｂから大気に放出されるように構成されている。
【００３１】
熱電素子３０は、例えばペルチェ素子などからなり、電流が供給されることにより、冷却面３２を冷却し、放熱面３４を加熱するように構成されている。この熱電素子３０は、冷却用ハウジング１０と放熱用ハウジング２０との間において、冷却面３２が冷却用ハウジング１０の上面と対向し、放熱面３４が放熱用ハウジング２０の下面と対向するように配置されている。この熱電素子３０の冷却面３２と冷却用ハウジング１０の上面との間には、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに対応する領域の上側を覆う伝熱材３６ａが設けられている。また、熱電素子３０の放熱面３４と放熱用ハウジング２０の下面との間には、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに対応する領域の下面を覆う伝熱材３６ｂが設けられている。これら伝熱材３６ａ、３６ｂは、熱伝導率の良い材質から形成されている。熱電素子３０の冷却面３２及び放熱面３４以外の面は、冷却用ハウジング１０を覆う断熱材３８により覆われている。
【００３２】
このように、熱電素子３０の冷却面３２が、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに対応する領域を覆う伝熱材３６ａを介して冷却用ハウジング１０の上面と接触していることにより、熱電素子３０の冷却面３２の冷却効果を冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに与えることができるため、冷却用ハウジング１０内を効率良く冷却させることができる。また、熱電素子３０の放熱面３４が、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに対応する領域を覆う伝熱材３６ｂを介して放熱用ハウジング２０の下面と接触していることにより、熱電素子３０の放熱面３４から放出された熱を放熱用ハウジング２０の流路２０ｃの全域に分散させることができるため、放熱効率を向上させることができる。
【００３３】
駆動装置４０は、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａの上部（図１中上側）に設けられた載置台４１と、載置台４１に載置された電動機４２と、冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａに収容された冷却用ファン４４と、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａに収容された放熱用ファン４６と、一端が電動機４２の出力軸と接続されると共に、軸上に放熱用ファン４６及び冷却用ファン４４が並列して設けられ、電動機４２の回転駆動を放熱用ファン４６及び冷却用ファン４４に伝達可能な回転軸４８と、回転軸４８の放熱用ファン４６と冷却用ファン４４との間に設けられ、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除可能なクラッチ４９とを備えている。
【００３４】
回転軸４８は、樹脂やセラミックなどの熱を極力伝達しない材料から形成されている。冷却用ファン４４は、電動機４２の回転駆動が、熱を極力伝達しない材料から形成された回転軸４８によって伝達されることにより回転し、断熱材３８で覆われた冷却用ハウジング１０内における熱電素子３０の冷却面３２近傍の冷気、すなわち冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂの冷気が、効率よく冷却フィン１６によりさらに冷却された後に冷却対象物２に当たるように、冷却用ハウジング１０内の空気を流動させるものである。また、放熱用ファン４６は、電動機４２の回転駆動が回転軸４８によって伝達されることにより回転し、放熱用ハウジング４６内における熱電素子３０の放熱面３４近傍の熱気、すなわち放熱用ハウジング２０の流路２０ｃの熱気が放熱フィン２６により吸熱された後に流出口２０ｂから大気に放出されるように、放熱用ハウジング２０内の空気を流動させるものである。クラッチ４９は、例えば電磁クラッチであり、制御部５０の命令に基づいて接続及び解放が行なわれるように構成されている。
【００３５】
制御部５０は、図２に示すように、制御部５０の電源として機能する電源装置５８と、駆動装置４０の電動機４２の回転数などを設定入力可能な入力部５７とを備えている。
この制御部５０は、駆動装置４０のクラッチ４９及び冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに設けられた開口検知手段１３と接続されており、開口検知手段１３によって冷却用ハウジング１０の蓋部材１２の開放が検知された際に、クラッチ４９を解放させて、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除させるように構成されている。
また、制御部５０は、熱電素子３０及び冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに設けられた温度センサ１４と接続されており、操作者により入力された指示及び温度センサ１４により感知された温度に基づいて、熱電素子３０に供給する電流の供給量を制御するように構成されている。
さらに、制御部５０は、駆動装置４０の電動機４２と接続されており、入力部５７により入力された回転数に基づいて、電動機４２の回転数を制御するように構成されている。
【００３６】
次に、本実施形態に係る冷却装置１の使用例について説明する。本実施形態に係る冷却装置１は、例えば図３に示すような蒸留用加熱装置１００の試料管１１０を挿脱する開口側（図３中右側）に装着されて使用される。図３は、本実施形態に係る冷却装置１を蒸留用加熱装置１００に取り付けた状態を示す説明図である。この蒸留用加熱装置１００は、試料管１１０を挿脱可能な開口（図示せず）を有し、発熱可能な有底円筒状のヒータ管１２０と、ヒータ管１２０から発した熱を断熱するために設けられ、ヒータ管１２０を収容可能な開口（図示せず）を有する有底円筒状の断熱管１３０と、断熱管１３０にヒータ管１２０が収容された状態で、ヒータ管１２０及び断熱管１３０の開口側を固定する固定部１４０と、ヒータ管１２０の開口を開放及び閉塞可能なシャッタ部材１５０と、ヒータ管１２０内の温度を検知する温度センサ１６０と、断熱管１３０の外側に設けられた火傷防止用のカバー部材１７０とを備えている。この蒸留用加熱装置１００に使用される試料管１１０は、従来の蒸留用加熱装置２００に用いられている試料管２１０と同様のものを用いることができる。
【００３７】
このように構成された蒸留用加熱装置１００を用いて蒸留する場合には、まず、試料管１１０の試料球１１２に試料を入れると共に、分離した成分を回収させたい冷却球（例えば冷却球１１７）を蒸留用加熱装置１００のヒータ管１２０の開口よりも外側に位置させると共に、本実施形態に係る冷却装置１の冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに挿入させる。この試料管１１０の挿入は、冷却装置１の冷却用ハウジング１０の蓋部材１２を開けて、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂの開口部を開放させることにより行なうことができる。また、試料管１１０の試料球１１２及び他の冷却球をヒータ管１２０内に挿入し、ヒータ管１２０の開口をシャッタ部材１５０により閉塞する。
次に、ヒータ管１２０を発熱させ、所定の温度でヒータ管１２０内の試料管１１０を加熱すると共に、図示しない減圧手段によって試料管１１０内を減圧することにより、沸点の低い成分を気化させる。
気化した成分は、試料管１１０の開口側（図３中右側）に向けて流動するが、この際、図示しない回転手段により試料管１１０を軸回転させると共に、本実施形態に係る冷却装置１によって試料管１１０の冷却球１１７を冷却することにより、気化した成分を冷却球１１７内において液化させて回収する。
沸点の低い成分の回収を終えた後は、シャッタ部材１５０によりヒータ管１２０の開口を開放させると共に、次に分離した成分を回収させたい他の冷却球を本実施形態に係る冷却装置１の冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに挿入させ、再度シャッタ部材１５０によりヒータ管１２０の開口を閉塞させる。その後、ヒータ管１２０の加熱温度を段階的に上昇させると共に、上記手順を繰り返すことにより、沸点の低い成分から順に異なる冷却球にそれぞれ回収することができる。
【００３８】
本実施形態に係る冷却装置１は、制御部５０が開口検知手段１３の検知結果に基づいてクラッチ４９を制御することにより、冷却対象物２（例えば冷却球１１７）を冷却用ハウジング１０内に挿脱する際に冷却用ファン４４の回転駆動を停止させることができるため、冷却用ハウジング１０内への大気の吸引を防止して大気中の水分が冷却フィン１６に付着することを抑制し、冷却対象物の挿脱に起因する冷却効率の低下を防止することができる。
また、本実施形態に係る冷却装置１は、制御部５０が操作者により入力された指示及び温度センサ１４の感知結果に基づいて熱電素子３０に供給する電流の供給量を制御することにより、熱電素子３０の冷却面３２の温度を変化させて冷却用ハウジング１０内の温度をコントロールすることができ、また、熱電素子３０に供給する電流を逆に流すことにより、冷却面３２と放熱面３４とを反転させ、冷却装置１の長時間の連続動作により冷却用ハウジング１０内に生じた結露等を除去することができる。
さらに、本実施形態に係る冷却装置１は、入力部５７により入力された回転数に基づいて電動機４２の回転数を制御することにより、例えば冷却用ハウジング１０内の冷却温度が下がらない場合などに、電動機４２の回転数を上げて冷却用ファン４４の回転数を上げ、冷却用ハウジング１０内の温度を下げることができる。
【００３９】
本発明に係る冷却装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。例えば、本実施形態に係る冷却装置１において、駆動装置４０は、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａの上部に載置されるとしたが、これに限定されず、例えば図４に示すように、冷却用ハウジング１０と放熱用ハウジング２０との間に介在されるとしても良い。
【００４０】
また、本実施形態に係る冷却装置１において、クラッチ４９は、電磁クラッチであり、開口検知手段１３が冷却用ハウジング１０の蓋部材１２の開放を検知した際に、制御部５０の命令に基づいて、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除させるように構成されているとしたが、これに限定されず、操作者が任意のタイミングで、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除することができる手動クラッチであるとしても良い。
【００４１】
さらに、本実施形態に係る冷却装置１において、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに冷却フィン１６が設けられ、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに放熱フィン２６が設けられるとしたが、これに限定されず、これら冷却フィン１６及び放熱フィン２６を設けない構成としても良い。
【００４２】
またさらに、本実施形態に係る冷却装置１において、冷却用ハウジング１０及び放熱用ハウジング２０には、空気の流動方向を規制する方向板１５、２４、２５が設けられるとしたが、これに限定されず、これら方向板１５、２４、２５は、設けられていなくても良い。
【００４３】
またさらに、本実施形態に係る冷却装置１は、放熱用ハウジング２０を備える構成としたが、これに限定されず、放熱用ハウジング２０を備えない構成としても良い。この場合、熱電素子３０の放熱面３４からの放熱は、吸熱せずに大気に放出させる構成とすることができる。
【００４４】
本実施形態に係る冷却装置１は、冷却用ハウジング１０内において空気を循環させる構成とすることにより、冷却装置を小型化し、空気を冷却するための十分な流路を確保できない場合であっても、十分な冷却を可能とすることができるが、これに限定されず、復流路１０ｄを備えず、冷却対象物２に当たった空気を大気に放出させる構成としても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１ 冷却装置、１０ 冷却用ハウジング、１２ 蓋部材、２０ 放熱用ハウジング、３０ 熱電素子、３２ 冷却面、３４ 放熱面、４０ 駆動装置、４４ 冷却用ファン、４６ 放熱用ファン、４８ 回転軸、４９ クラッチ、５０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子を利用して冷却対象物を冷却させる冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２以上の成分を含有する試料から各成分を分離させる方法として、各成分の沸点の違いを利用して分留する蒸留方法が知られている（特許文献１参照）。この蒸留方法は、２以上の成分を含有する試料を徐々に加熱して沸点の低い成分から順に蒸留させることで、各成分を分離させる方法である。
【０００３】
近年、この蒸留方法により２以上の成分を含有する試料から各成分を分留する蒸留装置に、例えば図５に示すような、試料を収容する試料管を加熱させる蒸留用加熱装置が用いられている。この蒸留用加熱装置２００は、試料管を挿脱可能な開口２２２ａを有する有底円筒状のヒータ管２２０と、ヒータ管２２０から発した熱を断熱するために設けられ、ヒータ管２２０を収容可能な開口２３１ａを有する有底円筒状の断熱管２３０と、断熱管２３０にヒータ管２２０が収容された状態で、ヒータ管２２０及び断熱管２３０の開口２２２ａ、２３１ａ側を固定する固定部２４０と、ヒータ管２２０の開口２２２ａを開放及び閉塞可能なシャッタ部材２５０と、ヒータ管２２０内の温度を検知する温度センサ２６０とを備えている。
【０００４】
この蒸留用加熱装置２００のヒータ管２２０は、有底円筒状のヒータ管本体２２２と、ヒータ管本体２２２の外周を覆うヒータ層２２４と、ヒータ管本体２２２の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた電極２２５、２２６とを備えており、この電極２２５、２２６に電圧が印加されることにより、ヒータ層２２４に電流が流れ、ヒータ管２２０が発熱するようになっている。また、断熱管２３０は、内管２３２及び外管２３４の二重構造からなり、外管２３４の開口側端部が内管２３２の外周上に重なるように一体成形されることにより、内管２３２と外管２３４との間が真空状態にされている。これらヒータ管２２０のヒータ管本体２２２及び断熱管２３０は、外部から試料管内の試料を視認可能にするために、透明性を有するガラスや石英などから形成されている。
【０００５】
この蒸留用加熱装置２００に用いられる試料管としては、例えば図５に示すような試料管２１０が用いられており、この試料管２１０は、概ね球体状に形成され、試料を収容する試料球２１２と、試料球２１２よりも小さい径の球体状に形成された冷却球２１４、２１５、２１６、２１７と、試料球２１２及び冷却球２１４、２１５、２１６、２１７よりも小さい径の筒状に形成され、隣接する試料球２１２及び冷却球２１４、２１５、２１６、２１７同士を連通させるジョイント２１８と、冷却球２１７と真空ラインを連通させるセンタージョイント２１９とを備えている。
【０００６】
このように構成された従来の蒸留用加熱装置２００を用いて蒸留する場合には、まず、試料管２１０の試料球２１２に試料を入れると共に、分離した成分を回収させたい冷却球２１７を蒸留用加熱装置２００のヒータ管２２０の開口２２２ａよりも外側に配置した状態で、試料管２１０をヒータ管２２０内に挿入し、ヒータ管２２０の開口２２２ａをシャッタ部材２５０により閉塞する。次に、ヒータ管２２０の電極２２５、２２６に通電することによりヒータ層２２４を発熱させ、所定の温度でヒータ管２２０内の試料管２１０を加熱すると共に、図示しない減圧手段によって試料管２１０内を減圧することにより、沸点の低い成分を気化させる。気化した成分は、試料管２１０の開口側（図５中右側）に向けて流動するが、この際、図示しない回転手段により試料管２１０を軸回転させると共に、冷却装置によってこの冷却球２１７を冷却することにより、気化した成分を冷却球２１７内において液化させて回収する。沸点の低い成分の回収を終えた後は、シャッタ部材２５０によりヒータ管２２０の開口２２２ａを開放させると共に、次に分離した成分を回収させたい冷却球（例えば冷却球２１６）がヒータ管２２０の開口２２２ａの外側に配置されるように試料管２１０を移動させ、再度シャッタ部材２５０によりヒータ管２２０の開口２２２ａを閉塞させる。その後、ヒータ管２２０の加熱温度を段階的に上昇させると共に、上記手順を繰り返すことにより、沸点の低い成分から冷却球２１７→冷却球２１６→冷却球２１５→冷却球２１４の順に回収することができる。
【０００７】
この試料管２１０の冷却球２１４、２１５、２１６、２１７を冷却する冷却装置として、例えば図６に示すような冷却装置が知られている。この冷却装置３００は、大気と連通し、冷却対象物（例えば冷却球２１７）を収容可能な冷却用ハウジング３１０と、大気と連通した放熱用ハウジング３２０と、これら冷却用ハウジング３１０及び放熱用ハウジング３２０の間に設けられ、冷却面３３２が伝熱材３３６ａを介して冷却用ハウジング３１０と接触し、放熱面３３４が伝熱材３３６ｂを介して放熱用ハウジング３２０と接触するように配置された熱電素子３３０とを備えている。
【０００８】
この冷却用ハウジング３１０には、熱電素子３３０の冷却面３３２近傍の冷気が冷却球２１７に当たるように、冷却用ハウジング３１０内の空気を流動させる冷却用ファン３１２と、この冷却用ファン３１２を駆動するように構成された冷却側電動機３１４と、冷却用ファン３１２により流動する空気の流路に設けられ、冷却用ハウジング３１０内を流動する空気を更に冷却する複数の冷却フィン３１６と、冷却球２１７を冷却用ハウジング３１０内に挿脱可能とする開閉可能な蓋部材３１８とが設けられている。
【０００９】
放熱用ハウジング３２０には、熱電素子３３０の放熱面３３４近傍の空気を流動させる放熱用ファン３２２と、この放熱用ファン３２２を駆動するように構成された放熱側電動機３２４と、放熱用ファン３２２により流動する空気の流路に設けられ、放熱用ハウジング３２０内を流動する空気を吸熱する複数の放熱フィン３２６とが設けられている。これら冷却用ハウジング３１０と放熱用ハウジング３２０との間には、熱電素子３３０の冷却面３３２及び放熱面３３４以外の面を覆う断熱材３３８が設けられている。
【００１０】
このように構成された冷却装置３００は、熱電素子３３０に電流を供給すると、熱電素子３３０の冷却面３３２によって冷却用ハウジング３１０内の空気が冷却され、この冷気が冷却用ファン３１２により冷却球２１７に向かって流動し、冷却フィン３１６により更に冷却された状態で冷却球２１７に当たることにより、冷却球２１７を冷却するものである。また、熱電素子３３０の放熱面３３４から放熱用ハウジング３２０内に放出された熱は、放熱用ファン３２２により放熱用ハウジング３２０内を流動し、放熱フィン３２６により吸熱された状態で大気に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２１０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の冷却装置３００は、冷却用ファン３１２と放熱用ファン３２２とを駆動する電動機がそれぞれ別々に設けられているため、冷却装置が大型化し、また、２台の電動機をそれぞれ別々に制御しなければならないため、コントロール基板が複雑化するという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、小型化及び低コスト化が可能で、冷却効率が高い冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の目的を達成するため、本発明に係る冷却装置は、冷却対象物を収容可能な冷却用ハウジングと、前記冷却用ハウジング内を冷却し、該冷却用ハウジング外に放熱するように冷却面及び放熱面が配置された熱電素子と、前記熱電素子の冷却面近傍の冷気が前記冷却対象物に当たるように、前記冷却用ハウジング内の空気を流動させる冷却用ファンと、前記熱電素子の放熱面近傍の空気を流動させる放熱用ファンとを備える冷却装置であって、前記冷却用ハウジングには、前記冷却対象物を該冷却用ハウジング内に挿入可能とする開口部が形成されていると共に、該開口部を開閉可能な蓋部材が設けられ、前記冷却用ファン及び前記放熱用ファンは、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成され、前記冷却用ファンに回転駆動を伝達する前記回転軸には、該冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明に係る冷却装置によれば、冷却用ファン及び放熱用ファンが、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成されていることにより、１台の電動機で冷却用ファン及び放熱用ファンを駆動させることができるため、装置の小型化を図ることができると共に、電動機を制御するためのコントロール基板がコンパクトになるため、コストの低減を図ることができる。また、冷却用ファンに回転駆動を伝達する回転軸に、冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられていることにより、冷却対象物を冷却用ハウジング内に挿脱する際に冷却用ファンの回転駆動を停止させることができるため、冷却用ハウジング内への大気の吸引を効果的に防止し、冷却対象物の挿脱に起因する冷却効率の低下を防止することができる。
【００１６】
本発明に係る冷却装置において、前記クラッチは、前記冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、前記冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするように構成されていることが好ましく、このように、冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするクラッチを備えることにより、冷却対象物を冷却用ハウジング内に挿脱する際に冷却用ファンの回転駆動を自動で停止させることができるため、冷却用ハウジング内への大気の吸引を確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流路に設けられ、該冷却用ハウジング内を流動する空気を冷却可能な少なくとも１つの冷却フィンが設けられることが好ましく、このように、冷却フィンが設けられることにより、冷却用ハウジング内を流動する空気を更に冷却することができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却フィンは、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けられて設けられていることが好ましく、これにより、冷却用ファンにより流動する空気と冷却フィンとの接触面積を広くすることができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００１９】
またさらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動する方向を規制する方向板が更に設けられることが好ましい。
【００２０】
またさらに、本発明に係る冷却装置において、前記冷却用ハウジングは、前記蓋部材により前記開口部が閉塞された際に密閉空間を形成し、前記冷却用ファンにより流動して前記冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されることが好ましい。このように、冷却用ハウジングが、冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されることにより、冷却装置を小型化し、空気を冷却するための十分な流路を確保できない場合であっても、十分な冷却効果を得ることができる。また、本発明に係る冷却装置において、前記回転軸は、熱を伝達しにくい材料から形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、小型化及び低コスト化が可能で、冷却効率が高い冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る冷却装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る冷却装置を蒸留用加熱装置に取り付けた状態を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る冷却装置を示す断面図である。
【図５】従来の蒸留用加熱装置を示す断面図である。
【図６】従来の冷却装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の一実施形態に係る冷却装置について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係る冷却装置１は、図１及び図２に示すように、冷却対象物２を収容可能な冷却用ハウジング１０と、大気と連通された空間からなる放熱用ハウジング２０と、冷却用ハウジング１０内を冷却し、放熱用ハウジング２０内に放熱するように冷却面３２及び放熱面３４が配置された熱電素子３０と、冷却用ハウジング１０及び放熱用ハウジング２０内の空気を流動させる駆動装置４０と、熱電素子３０に供給する電流の制御及び駆動装置４０の制御などを行なう制御部５０とを備えている。
【００２４】
冷却用ハウジング１０は、密閉された空間からなり、図１に示すように、一の側面側（図１中左側）に形成され、後述する駆動装置４０の冷却用ファン４４を収容可能な冷却用ファン収容室１０ａと、他の側面側（図１中右側）に形成され、冷却対象物２を収容可能な冷却対象物収容室１０ｂと、冷却用ファン４４により冷却用ファン収容室１０ａから冷却対象物収容室１０ｂに向けて空気を流動させる往流路１０ｃと、冷却用ファン４４により冷却対象物収容室１０ｂから冷却用ファン収容室１０ａに向けて空気を流動させる復流路１０ｄとを備えている。この冷却用ハウジング１０は、後述する伝熱材３６ａが接触している領域を除く全領域の外側が、断熱材３８により覆われている。冷却用ハウジング１０の底面（図１中下側）には、冷却用ハウジング１０内に蓄積されたほこりや結露水などを外部に排出するためのドレン口１１が形成されており、通常、このドレン口１１は、塞がれている。
【００２５】
冷却用ハウジング１０には、金属などの熱伝導率の良い材質からなる板状の冷却フィン１６が、往流路１０ｃから冷却対象物収容室１０ｂに亘って、空気の流動方向に等間隔をおいて並列して複数設けられている。冷却フィン１６は、伝熱材３６ａを介して熱電素子３０の冷却面３２と熱伝導可能な状態で接続されており、流動する空気との接触面積が広くなるように、流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けて設けられている。
冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａには、駆動装置４０の冷却用ファン４４により流動する空気が冷却フィン１６に当たるように流動方向を規制する方向板１５が設けられている。
【００２６】
この冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂには、冷却対象物２を冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂ内に挿脱可能とする開口部が形成されていると共に、この開口部を開放及び閉塞可能な蓋部材１２が設けられている。この蓋部材１２の先端には、フックなどの係合部材１２ａが設けられており、この係合部材１２ａを冷却用ハウジング１０の外壁に設けられた係合部材１２ｂに係合させることにより、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂの開口部の閉塞状態を維持するように構成されている。また、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂには、蓋部材１２の開閉状態を検知可能な開口検知手段１３と、冷却対象物２の周辺の温度を検知可能な温度センサ１４とが設けられている。この開口検知手段１３は、例えば、マイクロスイッチ、静電センサ及び距離センサなどの周知の検知手段を用いることができる。
【００２７】
このように構成された冷却用ハウジング１０は、熱電素子３０の冷却面３２及び冷却フィン１６によって冷却された空気が、駆動装置４０の後述する冷却用ファン４４によって冷却用ファン収容室１０ａから往流路１０ｃを介して冷却対象物収容室１０ｂに流動して冷却対象物２に当たった後、冷却対象物収容室１０ｂから復流路１０ｄを介して冷却用ファン収容室１０ａに流動し、それを繰り返すことによって循環するように構成されている。
【００２８】
放熱用ハウジング２０は、一の側面側（図１中左側）かつ冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａと上下方向に整合する位置に形成され、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６を収容可能な放熱用ファン収容室２０ａと、他の側面側（図１中右側）に形成され、放熱用ハウジング２０内を流動する空気を大気に放出させる流出口２０ｂと、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６により放熱用ファン収容室２０ａから流出口２０ｂに向けて空気を流動させる流路２０ｃとを備えている。放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａには、放熱用ハウジング２０内に大気を流入させる流入口２１が形成されている。
【００２９】
放熱用ハウジング２０の流路２０ｃには、金属などの熱伝導率の良い材質からなる板状の放熱フィン２６が、空気の流動方向に等間隔をおいて並列して複数設けられている。放熱フィン２６は、伝熱材３６ｂを介して熱電素子３０の放熱面３４と熱伝導可能な状態で接続されており、流動する空気との接触面積が広くなるように、流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けて設けられている。
放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａには、駆動装置４０の放熱用ファン４６により流動する空気が放熱フィン２６に当たるように流動方向を規制する方向板２５が設けられており、放熱用ハウジング２０の流出口２０ｂには、大気中に放出される空気の流動方向を規制する方向板２４が設けられている。
【００３０】
このように構成された放熱用ハウジング２０は、熱電素子３０の放熱面３４によって加熱された空気が、駆動装置４０の後述する放熱用ファン４６により流路２０ｃを流動し、放熱フィン２６によって放熱された後に、流出口２０ｂから大気に放出されるように構成されている。
【００３１】
熱電素子３０は、例えばペルチェ素子などからなり、電流が供給されることにより、冷却面３２を冷却し、放熱面３４を加熱するように構成されている。この熱電素子３０は、冷却用ハウジング１０と放熱用ハウジング２０との間において、冷却面３２が冷却用ハウジング１０の上面と対向し、放熱面３４が放熱用ハウジング２０の下面と対向するように配置されている。この熱電素子３０の冷却面３２と冷却用ハウジング１０の上面との間には、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに対応する領域の上側を覆う伝熱材３６ａが設けられている。また、熱電素子３０の放熱面３４と放熱用ハウジング２０の下面との間には、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに対応する領域の下面を覆う伝熱材３６ｂが設けられている。これら伝熱材３６ａ、３６ｂは、熱伝導率の良い材質から形成されている。熱電素子３０の冷却面３２及び放熱面３４以外の面は、冷却用ハウジング１０を覆う断熱材３８により覆われている。
【００３２】
このように、熱電素子３０の冷却面３２が、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに対応する領域を覆う伝熱材３６ａを介して冷却用ハウジング１０の上面と接触していることにより、熱電素子３０の冷却面３２の冷却効果を冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに与えることができるため、冷却用ハウジング１０内を効率良く冷却させることができる。また、熱電素子３０の放熱面３４が、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに対応する領域を覆う伝熱材３６ｂを介して放熱用ハウジング２０の下面と接触していることにより、熱電素子３０の放熱面３４から放出された熱を放熱用ハウジング２０の流路２０ｃの全域に分散させることができるため、放熱効率を向上させることができる。
【００３３】
駆動装置４０は、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａの上部（図１中上側）に設けられた載置台４１と、載置台４１に載置された電動機４２と、冷却用ハウジング１０の冷却用ファン収容室１０ａに収容された冷却用ファン４４と、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａに収容された放熱用ファン４６と、一端が電動機４２の出力軸と接続されると共に、軸上に放熱用ファン４６及び冷却用ファン４４が並列して設けられ、電動機４２の回転駆動を放熱用ファン４６及び冷却用ファン４４に伝達可能な回転軸４８と、回転軸４８の放熱用ファン４６と冷却用ファン４４との間に設けられ、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除可能なクラッチ４９とを備えている。
【００３４】
回転軸４８は、樹脂やセラミックなどの熱を極力伝達しない材料から形成されている。冷却用ファン４４は、電動機４２の回転駆動が、熱を極力伝達しない材料から形成された回転軸４８によって伝達されることにより回転し、断熱材３８で覆われた冷却用ハウジング１０内における熱電素子３０の冷却面３２近傍の冷気、すなわち冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂの冷気が、効率よく冷却フィン１６によりさらに冷却された後に冷却対象物２に当たるように、冷却用ハウジング１０内の空気を流動させるものである。また、放熱用ファン４６は、電動機４２の回転駆動が回転軸４８によって伝達されることにより回転し、放熱用ハウジング４６内における熱電素子３０の放熱面３４近傍の熱気、すなわち放熱用ハウジング２０の流路２０ｃの熱気が放熱フィン２６により吸熱された後に流出口２０ｂから大気に放出されるように、放熱用ハウジング２０内の空気を流動させるものである。クラッチ４９は、例えば電磁クラッチであり、制御部５０の命令に基づいて接続及び解放が行なわれるように構成されている。
【００３５】
制御部５０は、図２に示すように、制御部５０の電源として機能する電源装置５８と、駆動装置４０の電動機４２の回転数などを設定入力可能な入力部５７とを備えている。
この制御部５０は、駆動装置４０のクラッチ４９及び冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに設けられた開口検知手段１３と接続されており、開口検知手段１３によって冷却用ハウジング１０の蓋部材１２の開放が検知された際に、クラッチ４９を解放させて、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除させるように構成されている。
また、制御部５０は、熱電素子３０及び冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに設けられた温度センサ１４と接続されており、操作者により入力された指示及び温度センサ１４により感知された温度に基づいて、熱電素子３０に供給する電流の供給量を制御するように構成されている。
さらに、制御部５０は、駆動装置４０の電動機４２と接続されており、入力部５７により入力された回転数に基づいて、電動機４２の回転数を制御するように構成されている。
【００３６】
次に、本実施形態に係る冷却装置１の使用例について説明する。本実施形態に係る冷却装置１は、例えば図３に示すような蒸留用加熱装置１００の試料管１１０を挿脱する開口側（図３中右側）に装着されて使用される。図３は、本実施形態に係る冷却装置１を蒸留用加熱装置１００に取り付けた状態を示す説明図である。この蒸留用加熱装置１００は、試料管１１０を挿脱可能な開口（図示せず）を有し、発熱可能な有底円筒状のヒータ管１２０と、ヒータ管１２０から発した熱を断熱するために設けられ、ヒータ管１２０を収容可能な開口（図示せず）を有する有底円筒状の断熱管１３０と、断熱管１３０にヒータ管１２０が収容された状態で、ヒータ管１２０及び断熱管１３０の開口側を固定する固定部１４０と、ヒータ管１２０の開口を開放及び閉塞可能なシャッタ部材１５０と、ヒータ管１２０内の温度を検知する温度センサ１６０と、断熱管１３０の外側に設けられた火傷防止用のカバー部材１７０とを備えている。この蒸留用加熱装置１００に使用される試料管１１０は、従来の蒸留用加熱装置２００に用いられている試料管２１０と同様のものを用いることができる。
【００３７】
このように構成された蒸留用加熱装置１００を用いて蒸留する場合には、まず、試料管１１０の試料球１１２に試料を入れると共に、分離した成分を回収させたい冷却球（例えば冷却球１１７）を蒸留用加熱装置１００のヒータ管１２０の開口よりも外側に位置させると共に、本実施形態に係る冷却装置１の冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに挿入させる。この試料管１１０の挿入は、冷却装置１の冷却用ハウジング１０の蓋部材１２を開けて、冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂの開口部を開放させることにより行なうことができる。また、試料管１１０の試料球１１２及び他の冷却球をヒータ管１２０内に挿入し、ヒータ管１２０の開口をシャッタ部材１５０により閉塞する。
次に、ヒータ管１２０を発熱させ、所定の温度でヒータ管１２０内の試料管１１０を加熱すると共に、図示しない減圧手段によって試料管１１０内を減圧することにより、沸点の低い成分を気化させる。
気化した成分は、試料管１１０の開口側（図３中右側）に向けて流動するが、この際、図示しない回転手段により試料管１１０を軸回転させると共に、本実施形態に係る冷却装置１によって試料管１１０の冷却球１１７を冷却することにより、気化した成分を冷却球１１７内において液化させて回収する。
沸点の低い成分の回収を終えた後は、シャッタ部材１５０によりヒータ管１２０の開口を開放させると共に、次に分離した成分を回収させたい他の冷却球を本実施形態に係る冷却装置１の冷却用ハウジング１０の冷却対象物収容室１０ｂに挿入させ、再度シャッタ部材１５０によりヒータ管１２０の開口を閉塞させる。その後、ヒータ管１２０の加熱温度を段階的に上昇させると共に、上記手順を繰り返すことにより、沸点の低い成分から順に異なる冷却球にそれぞれ回収することができる。
【００３８】
本実施形態に係る冷却装置１は、制御部５０が開口検知手段１３の検知結果に基づいてクラッチ４９を制御することにより、冷却対象物２（例えば冷却球１１７）を冷却用ハウジング１０内に挿脱する際に冷却用ファン４４の回転駆動を停止させることができるため、冷却用ハウジング１０内への大気の吸引を防止して大気中の水分が冷却フィン１６に付着することを抑制し、冷却対象物の挿脱に起因する冷却効率の低下を防止することができる。
また、本実施形態に係る冷却装置１は、制御部５０が操作者により入力された指示及び温度センサ１４の感知結果に基づいて熱電素子３０に供給する電流の供給量を制御することにより、熱電素子３０の冷却面３２の温度を変化させて冷却用ハウジング１０内の温度をコントロールすることができ、また、熱電素子３０に供給する電流を逆に流すことにより、冷却面３２と放熱面３４とを反転させ、冷却装置１の長時間の連続動作により冷却用ハウジング１０内に生じた結露等を除去することができる。
さらに、本実施形態に係る冷却装置１は、入力部５７により入力された回転数に基づいて電動機４２の回転数を制御することにより、例えば冷却用ハウジング１０内の冷却温度が下がらない場合などに、電動機４２の回転数を上げて冷却用ファン４４の回転数を上げ、冷却用ハウジング１０内の温度を下げることができる。
【００３９】
本発明に係る冷却装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。例えば、本実施形態に係る冷却装置１において、駆動装置４０は、放熱用ハウジング２０の放熱用ファン収容室２０ａの上部に載置されるとしたが、これに限定されず、例えば図４に示すように、冷却用ハウジング１０と放熱用ハウジング２０との間に介在されるとしても良い。
【００４０】
また、本実施形態に係る冷却装置１において、クラッチ４９は、電磁クラッチであり、開口検知手段１３が冷却用ハウジング１０の蓋部材１２の開放を検知した際に、制御部５０の命令に基づいて、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除させるように構成されているとしたが、これに限定されず、操作者が任意のタイミングで、電動機４２から冷却用ファン４４への回転駆動の伝達を解除することができる手動クラッチであるとしても良い。
【００４１】
さらに、本実施形態に係る冷却装置１において、冷却用ハウジング１０の往流路１０ｃ及び冷却対象物収容室１０ｂに冷却フィン１６が設けられ、放熱用ハウジング２０の流路２０ｃに放熱フィン２６が設けられるとしたが、これに限定されず、これら冷却フィン１６及び放熱フィン２６を設けない構成としても良い。
【００４２】
またさらに、本実施形態に係る冷却装置１において、冷却用ハウジング１０及び放熱用ハウジング２０には、空気の流動方向を規制する方向板１５、２４、２５が設けられるとしたが、これに限定されず、これら方向板１５、２４、２５は、設けられていなくても良い。
【００４３】
またさらに、本実施形態に係る冷却装置１は、放熱用ハウジング２０を備える構成としたが、これに限定されず、放熱用ハウジング２０を備えない構成としても良い。この場合、熱電素子３０の放熱面３４からの放熱は、吸熱せずに大気に放出させる構成とすることができる。
【００４４】
本実施形態に係る冷却装置１は、冷却用ハウジング１０内において空気を循環させる構成とすることにより、冷却装置を小型化し、空気を冷却するための十分な流路を確保できない場合であっても、十分な冷却を可能とすることができるが、これに限定されず、復流路１０ｄを備えず、冷却対象物２に当たった空気を大気に放出させる構成としても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１ 冷却装置、１０ 冷却用ハウジング、１２ 蓋部材、２０ 放熱用ハウジング、３０ 熱電素子、３２ 冷却面、３４ 放熱面、４０ 駆動装置、４４ 冷却用ファン、４６ 放熱用ファン、４８ 回転軸、４９ クラッチ、５０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象物を収容可能な冷却用ハウジングと、前記冷却用ハウジング内を冷却し、該冷却用ハウジング外に放熱するように冷却面及び放熱面が配置された熱電素子と、前記熱電素子の冷却面近傍の冷気が前記冷却対象物に当たるように、前記冷却用ハウジング内の空気を流動させる冷却用ファンと、前記熱電素子の放熱面近傍の空気を流動させる放熱用ファンとを備える冷却装置であって、
前記冷却用ハウジングには、前記冷却対象物を該冷却用ハウジング内に挿入可能とする開口部が形成されていると共に、該開口部を開閉可能な蓋部材が設けられ、
前記冷却用ファン及び前記放熱用ファンは、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成され、
前記冷却用ファンに回転駆動を伝達する前記回転軸には、該冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられている
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記クラッチは、前記冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、前記冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流路に設けられ、該冷却用ハウジング内を流動する空気を冷却可能な少なくとも１つの冷却フィンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却フィンは、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けられて設けられていることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動する方向を規制する方向板が更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却用ハウジングは、前記蓋部材により前記開口部が閉塞された際に密閉空間を形成し、前記冷却用ファンにより流動して前記冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の冷却装置。
【請求項７】
前記回転軸は、熱を伝達しにくい材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１】
冷却対象物を収容可能な冷却用ハウジングと、前記冷却用ハウジング内を冷却し、該冷却用ハウジング外に放熱するように冷却面及び放熱面が配置された熱電素子と、前記熱電素子の冷却面近傍の冷気が前記冷却対象物に当たるように、前記冷却用ハウジング内の空気を流動させる冷却用ファンと、前記熱電素子の放熱面近傍の空気を流動させる放熱用ファンとを備える冷却装置であって、
前記冷却用ハウジングには、前記冷却対象物を該冷却用ハウジング内に挿入可能とする開口部が形成されていると共に、該開口部を開閉可能な蓋部材が設けられ、
前記冷却用ファン及び前記放熱用ファンは、回転軸を介して同一の駆動源から回転駆動が伝達されるように構成され、
前記冷却用ファンに回転駆動を伝達する前記回転軸には、該冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除可能なクラッチが設けられている
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記クラッチは、前記冷却用ハウジングの開口部が開口状態の際に、前記冷却用ファンへの回転駆動の伝達を解除状態とするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流路に設けられ、該冷却用ハウジング内を流動する空気を冷却可能な少なくとも１つの冷却フィンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却フィンは、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動方向に対して斜めに傾けられて設けられていることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却用ハウジングには、前記冷却用ファンにより流動する空気の流動する方向を規制する方向板が更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却用ハウジングは、前記蓋部材により前記開口部が閉塞された際に密閉空間を形成し、前記冷却用ファンにより流動して前記冷却対象物に当たった空気が循環するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の冷却装置。
【請求項７】
前記回転軸は、熱を伝達しにくい材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２４２１０２（Ｐ２０１１−２４２１０２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７１５０（Ｐ２０１０−１１７１５０）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００１８１７６７）柴田科学株式会社 (32)
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００１８１７６７）柴田科学株式会社 (32)
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